JPH05505037A - optical parts - Google Patents

optical parts

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JPH05505037A
JPH05505037A JP3506350A JP50635091A JPH05505037A JP H05505037 A JPH05505037 A JP H05505037A JP 3506350 A JP3506350 A JP 3506350A JP 50635091 A JP50635091 A JP 50635091A JP H05505037 A JPH05505037 A JP H05505037A
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メイス、デイビッド・アーサー・ヒュー
アダムズ、マイケル・ジョン
フィッシャー、マイケル・アンドレジャ
シン、ジャスパル
ヘンニング、イアン・ダグラス
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ビーテー・アンド・デー・テクノロジーズ・リミテッド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 光学部品 本発明は、光学部品に関し、特に、損失の低いあるいは損失のない1×2の光学 スイッチあるいは2×1の光学結合器として使用されることのできるツイン導波 体増幅器に関する。[Detailed description of the invention] optical parts The present invention relates to optical components, and in particular to 1×2 optical components with low or no loss. Twin waveguides that can be used as switches or 2x1 optical couplers Regarding body amplifiers.

このタイプの光学部品は、光通信システムにおける素子として使用される。IX 2の光学スイッチは、1つのポートから2つの出力ポートの選択された1つへ光 学人力を向けることができる。2X1の光学結合器は、2つのポートからの光入 力を結合して残りのポートから単一の光学出力として供給することができる。This type of optical component is used as an element in optical communication systems. IX 2 optical switches switch light from one port to a selected one of the two output ports. You can use your scholarly abilities. A 2X1 optical coupler accepts light from two ports. The forces can be combined and provided as a single optical output from the remaining ports.

光通信において使用される電磁放射は、通常、近赤外線あるいはスペクトルの可 視領域に位置する。それ故、この明細書において用語光学的および光は、電磁ス ペクトルの可視領域に限定することを意味するものと判断されるべきではない。Electromagnetic radiation used in optical communications is typically in the near-infrared or higher end of the spectrum. Located in the visual field. Therefore, in this specification the terms optical and optical refer to electromagnetic It should not be construed as being meant to be limited to the visible region of the spectrum.

この明細書における半導体バンドギヤ・ツブのエネルギは、バンドギャップエネ ルギと等しい、すなわちバンドギヤ・ツブ以上に電流キャリアを増加することが できる量子エネルギを有する電磁放射の波長を表わす。In this specification, the energy of the semiconductor band gear knob is the band gap energy. It is possible to increase the current carrier by more than the band gear knob. represents the wavelength of electromagnetic radiation that has a quantum energy that can be

本発明に関係するこのタイプの光学部品は、集積電子部品の生成のために使用さ れたこれらの技術に類似する技術によって半導体基板上に形成される。このよう な部品は、しばしば集積光学部品と呼ばれる。集積光学部品の異なる形態は、例 えば欧州特許出願第0241143号明細書、欧州特許出願箱89302355 、6号明細書および英国特許出願箱8920435.8号明細書においで良く知 られている。一般に、これらの明細書に記載された集積光学部品を製造するため の技術は、本発明に適用できる。Optical components of this type to which the present invention relates are used for the production of integrated electronic components. It is formed on a semiconductor substrate using techniques similar to those described above. like this components are often called integrated optics. Different forms of integrated optics are e.g. For example, European Patent Application No. 0241143, European Patent Application Box 89302355 , No. 6 and British Patent Application Box No. 8920435.8. It is being Generally, for manufacturing the integrated optical components described in these specifications The technique described above can be applied to the present invention.

他の既知の装置には、集積光学部品が分離された増幅器とスプリッタを含むI  E E E EQ−17巻、1981年第1号、23乃至28頁のに、 0ls uka氏による[集積光学回路に基づ(レーザ増幅器の計画および分析」に記載 されるような集積レーザ増幅器および受動導波体スプリッタが含まれる。Other known devices include integrated optics that include separate amplifiers and splitters. E E E EQ-Volume 17, No. 1, 1981, pages 23-28, 0ls Based on Integrated Optical Circuits (Laser Amplifier Planning and Analysis) by Mr. uka integrated laser amplifiers and passive waveguide splitters such as

E COC1985年ポストデッドラインダイジェストの73乃至76頁のM、  Kobayashi氏による「誘導波光学ゲートマトリックススイッチ」は、 レーザ増幅器がゲート信号および増幅のために挿入されている4X4のマトリッ クススイッチを記載している。この部品において、スプリッタおよび利得ブロッ クは分離され、装置は22dBの全損失および一13dBより低いクロストーク を有する。個々のゲートおよび結合器は、12dBの損失および一18dBより 低いクロストークを有する。E M on pages 73 to 76 of COC 1985 Post Deadline Digest, "Guided wave optical gate matrix switch" by Mr. Kobayashi is A 4X4 matrix in which a laser amplifier is inserted for gate signal and amplification. The switch is described. This part includes a splitter and gain block. The circuits are isolated and the device has a total loss of 22 dB and a crosstalk of less than 13 dB. has. Individual gates and combiners have 12dB loss and -18dB Has low crosstalk.

エレクトロニクス・レター1986年の第22巻、第11号、594乃至596 頁のS、 5akano氏、E、1noue氏、E、 Nakamura氏らに よる「レーザおよび光学スイッチを有するInGaAsP/InPモノリシック 集積回路」は、2つの入力ポートのそれぞれにレーザを、およびスイッチの各出 力ポートにレーザ増幅器を有する利得のない2X2のキャリア注入光学スイッチ を記載している。再度スイッチおよび増幅器は分離され、キャリア注入は屈折率 を変えるために使用されるが、利得は得られない。この装置は、13dBより低 いクロストークを達成する。Electronics Letters 1986 Volume 22, No. 11, 594-596 Pages S, 5akano, E, 1noue, E, Nakamura et al. “InGaAsP/InP Monolithic with Laser and Optical Switch” by ``Integrated Circuit'' connects the laser to each of the two input ports and the output of the switch. Gainless 2X2 Carrier Injection Optical Switch with Laser Amplifier on Power Port is listed. Again the switch and amplifier are separated and the carrier injection is refractive index It is used to change the , but no gain is obtained. This device is designed for lower than 13dB Achieve good crosstalk.

その他の装置は以下の文献において記載されている。Other devices are described in the following documents:

E COC1987年の第1巻、227乃至230頁の11. 1keda氏、 O1Ohguchi氏、K、 Yoshino氏による「モノリシクLD光学マ トリックススイッチ」。E COC 1987, Vol. 1, pp. 227-230, 11. Mr. 1keda, “Monolithic LD optical machining” by Mr. O1 Ohguchi, Mr. K, and Mr. Yoshino. Trix Switch”.

アプライド・フィジックス・レター1987年、第51巻、第20号、1577 乃至l579頁のH,Inoue氏および5.Tsuji氏による「モノリシッ ク分配フィードバックレーザ」。Applied Physics Letters 1987, Volume 51, No. 20, 1577 H. Inoue and 5. “Monolithic” by Mr. Tsuji "Distributed Feedback Laser".

I E E E 1988年、第6巻、第7号、1248乃至1254頁(1) R,Xighimofo氏およびM、Hsda氏による「一体のレーザダイオー ド光学スイッチを使用する光学自己経路設定スイッチ」。IE E E 1988, Volume 6, No. 7, pp. 1248-1254 (1) “Integrated Laser Diode” by R. Xighimofo and M. Hsda. Optical self-routing switch using optical switches.

エレクトロニクス・レター1989年、第25巻、第19号、1271乃至12 72のF、 Hemandex−Gi1氏らによる「モノリシックGaInAs P/InP方向性カブラスイッチを有する可調MQW−DBRレーザ」。Electronics Letter 1989, Volume 25, No. 19, 1271-12 72 F, “Monolithic GaInAs” by Hemandex-Gi1 et al. "Tunable MQW-DBR Laser with P/InP Directional Cobra Switch".

エレクトロニクス・レター1990年、第26巻、第4号、243頁のSchi lling氏らによる「広範に可調なY結合の空洞集積干渉注入レーザ」。Schi, Electronics Letters 1990, Volume 26, No. 4, Page 243. “Widely Tunable Y-Coupled Cavity-Integrated Interferometric Injection Laser” by Ling et al.

エレクトロニクス・レター1990年、第26巻、第2号、115頁のG、 M uller氏らによる記述。Electronics Letter 1990, Vol. 26, No. 2, p. 115 G, M Description by Uller et al.

成功した光学スイッチは、低いクロストークおよび低いあるいはゼロ損失を有さ なければならない。上記参照文献の従来技術は、共通の特徴として、結合部分か ら増幅あるいは活性部分が分離され、平凡なりロストーク特性が特徴とされる。A successful optical switch has low crosstalk and low or zero losses. There must be. The prior art of the above-mentioned reference document has a common feature that the connecting part The amplified or active portion is separated and is characterized by mediocre or loss talk characteristics.

本発明にしたがって、第1および第2の両方の光誘導通路の少なくとも一部分を 通るあるいはその下に連続的に延在する光増幅を可能にする第1のゾーン、およ び第1および第3の両方の光誘導通路の少なくとも一部分を通るあるいはその下 に連続的に延在する光増幅を可能にする第2のゾーンが設けられることを特徴と する第2および第3の光誘導通路に光学的に接続される第1の光誘導通路を具備 している光学部品が供給される。According to the invention, at least a portion of both the first and second light guiding passages are a first zone extending continuously through or beneath which allows light amplification; and through or below at least a portion of both the first and third light guiding passages. characterized in that a second zone is provided that allows optical amplification that extends continuously into the a first light guiding path optically connected to second and third light guiding paths; Optical components are supplied.

前記光学部品は、第1、第2および第3の光誘導通路がリッジ導波体であるレー ザ動作を可能にする半導体基板上に形成された複数の半導体エピタキシャル層を 含むことが好ましい。The optical component is a laser in which the first, second and third light guiding paths are ridge waveguides. multiple semiconductor epitaxial layers formed on a semiconductor substrate that enable It is preferable to include.

前記第1の光誘導通路は、使用において各導波体からの減衰フィールドが他方の リッジ導波体と相互作用するように配置された1対の近接するリッジ導波体を具 備する。The first light guiding path is such that in use the attenuated field from each waveguide is a pair of adjacent ridge waveguides arranged to interact with the ridge waveguides; Prepare.

前記第2および第3の光誘導通路は、前記1対のリッジ導波体それぞれの続きを 構成し、互いに分岐するように配置されている。The second and third light guide paths are continuations of each of the pair of ridge waveguides. and are arranged so as to diverge from each other.

前記光学部品が互いにそれぞれ絶縁されている第1および第2の導電層を含み、 前記第1の導電層が前記リッジ導波体が近接している領域と前記リッジ導波体が 分岐する領域の両方において前記1対のりッジ導波体の一方にわたって連続的に 延在し、前記第2の導電層が前記リッジ導波体が近接している領域と前記リッジ 導波体が分岐する領域の両方において前記1対の他方のりッジ導波体にわたって 連続的に延在し、それによって使用において前記第1の導電層を介して光学部品 を通過した電流が光の増幅を可能にするように第1のゾーンを活性化し、前記第 2の導電層を介して光学部品を通過した電流が光の増幅を可能にするように第2 のゾーンを活性化する。第1および第2の光誘導通路あるいは第1および第3の 光誘導通路のいずれかに関連した増幅を行うことによって、−30dBより低い クロストークの改善が得られることが分かった。増幅が行われない光誘導通路に おける光吸収が高く、一方他方の光誘導通路において光学利得が存在する。the optical component includes first and second conductive layers that are each insulated from each other; The first conductive layer has a region where the ridge waveguide is in close proximity to the ridge waveguide. Continuously across one of the pair of ridge waveguides in both branching regions the second conductive layer is in contact with a region adjacent to the ridge waveguide and the ridge. across the other pair of ridge waveguides in both regions where the waveguides diverge. continuously extending the optical component through said first electrically conductive layer in use. activating the first zone such that the current passed through the first zone enables light amplification; the second conductive layer so that the current passed through the optical component through the second conductive layer allows light amplification. Activate the zone. first and second light guiding passages or first and third light guiding passages; By performing amplification associated with either of the light guiding paths, the It was found that crosstalk could be improved. In the light guide path where no amplification takes place. There is high light absorption in the light guide path while there is optical gain in the other light guiding path.

本発明は、添付図面に関した実施例として説明される。The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

図1は、本発明に従った光学部品であり、図2は、図1に示される光学部品の線 AAを通る垂直断面図であり、 図3は、図1に示される光学部品の線BBを通る垂直断面図であり、 図4乃至図7は、図1に示される光学部品の波長依存状態を示しているグラフで あり、 図8は、図4乃至7に示される結果を得るためにおいて使用される光学接続を示 している図1に示される装置の略模式図9および図11は、図1に示される部品 の光学特性を示しているグラフであり、 図10および図12は、図9および図11に示される結果を得るためにおいて使 用される光学接続を示し、図13は、図1に示される光学部品がスイッチングア レイを生成するために相互接続される方法を概略的に示し、図14乃至図17は 、図1に示される装置のエピタキシャル層構造における変化を示す。1 is an optical component according to the invention, and FIG. 2 is a line of the optical component shown in FIG. is a vertical cross-section through AA; FIG. 3 is a vertical cross-sectional view through line BB of the optical component shown in FIG. 1; Figures 4 to 7 are graphs showing the wavelength dependence of the optical component shown in Figure 1. can be, Figure 8 shows the optical connections used in obtaining the results shown in Figures 4-7. Schematic diagrams 9 and 11 of the apparatus shown in FIG. is a graph showing the optical properties of 10 and 12 are used to obtain the results shown in FIGS. 9 and 11. FIG. 13 shows the optical connections used in the switching assembly, and FIG. FIGS. 14 to 17 schematically illustrate how the rays are interconnected to generate rays. , which shows changes in the epitaxial layer structure of the device shown in FIG.

図面、特に図1乃至図3を参照すると、PNヘテロ接合つ工−ハ1上に形成され る光学部品が示されている。ウェーハの下面は、電気コンタクト2を形成するた めに金属被覆される。ウェーハの上部表面は1対のリッジ導波体3および4を形 成するためにエツチングされる。ウェーハ5の1端部でリッジ導波体3および4 は、1つの導波体における放射伝播が別の導波体中に容易に結合できるように互 いに近接している。Referring to the drawings, and in particular to FIGS. 1-3, a PN heterojunction structure formed on a Optical components are shown. The underside of the wafer is used to form electrical contacts 2. metal-coated. The upper surface of the wafer forms a pair of ridge waveguides 3 and 4. It is etched to create a Ridge waveguides 3 and 4 at one end of wafer 5 are reciprocal so that radiative propagation in one waveguide can be easily coupled into another waveguide. It's close to.

それらがウェーハの表面を横切る時に、ウェーハの端部6でリッジ導波体3およ び4が互いにそれぞれ離れるように互いから分岐する。リッジ導波体3および4 が互いに近接している領域において導波体は非対称である、すなわち導波体の内 壁23は光学結合を増加する導波体の間の材料の領域7のため外壁24よりも浅 い。ウェーハ1の上面は、金属被覆の2つの領域8および9を有する。接触ポス ト10および11からリッジ導波体3および4の表面までの金属被覆リンクの領 域は、リッジ導波体を通ってウェーハに電気的に結合される。金属被覆は、誘電 体層19によってウェーハの残りの部分から電気的に絶縁される。コンタクト8 および9は、電流がリッジ導波体3あるいはリッジ導波体4に別々に供給される ように互いに電気的に絶縁される。リッジ導波体3および4の端部面は、ウェー ハの両端部5および6で反射防止被覆が設けられる。The ridge waveguides 3 and 3 at the edge 6 of the wafer as they traverse the surface of the wafer. and 4 branch away from each other, respectively. Ridge waveguides 3 and 4 The waveguide is asymmetric in the region where the The wall 23 is shallower than the outer wall 24 due to the area 7 of material between the waveguides which increases the optical coupling. stomach. The top side of the wafer 1 has two regions 8 and 9 of metallization. contact pos The area of metallized links from the edges 10 and 11 to the surfaces of the ridge waveguides 3 and 4 The area is electrically coupled to the wafer through the ridge waveguide. Metal coating is dielectric It is electrically isolated from the rest of the wafer by body layer 19. contact 8 and 9, the current is separately supplied to the ridge waveguide 3 or the ridge waveguide 4. electrically isolated from each other. The end surfaces of the ridge waveguides 3 and 4 are An anti-reflection coating is provided at both ends 5 and 6 of C.

通常のリッジ導波体3および4は1.5乃至3μmの幅であり、0.1乃至2μ mの深さの凹部によって分けられている。互いに近接する領域におけるリッジ導 波体の長さ、言換えるとりッジ導波体の間の領域7の長さは、200乃至400 μmである。互いに近接する領域におけるリッジ導波体の分離は、1乃至4μm である。リッジ導波体3および4は100μmよりも長い湾曲の長さ、150μ mよりも大きな曲率半径および9°以下の総湾曲角度を有する分岐において湾曲 する。後面5から前面6までの部品の全長は、1乃至1゜5mmである。Typical ridge waveguides 3 and 4 are 1.5 to 3 μm wide and 0.1 to 2 μm wide. separated by a recess with a depth of m. Ridge conduction in areas close to each other The length of the wave body, in other words the length of the region 7 between the ridge waveguides, is between 200 and 400 mm. It is μm. The separation of the ridge waveguides in regions close to each other is between 1 and 4 μm. It is. Ridge waveguides 3 and 4 have a curvature length greater than 100 μm, 150 μm Curved in branches with radius of curvature greater than m and total angle of curvature less than or equal to 9° do. The total length of the part from the rear surface 5 to the front surface 6 is 1 to 1.5 mm.

図2および図3を参照すると、部品が形成されるウェーハは複数の半導体エピタ キシャル層12乃至18から構成されている。基板11はn型インジウム燐化物 であり、その上に25×1018cm−3のドープ濃度を有するn型インジウム 燐化物バッファ層12が形成される。装置の活性層13は0.12乃至0゜22 μmの厚さの真性InGaAsPから構成される。層13における材料のバンド ギャップは、1.54±0.02μmの波長に対応する。層14は、4−4−6 X1017’のドープ濃度を有する、0.08乃至0.2μmの厚さのp型イン ジウム燐化物である。その代りに層14は、1.1μmの波長と対応するバンド ギャップを有するInGaAsPで構成されてもよい。層12.13および14 は、適当に励起された時に光学利得を与えるp−1−n接合を形成する。層15 は、1. 1. 1゜3あるいは1.5μmの波長のいずれかに対応するバンド ギャップを有する4 6X1017cm−3のドープ濃度を有するp型1nGa AsPで構成され、層は0.03μmの厚さで、装置の製造におけるエツチング 停止層として機能する。層16゜I7および18は傾斜した導電率を有する層で あり、層18は金属被覆8によって良好な電気コンタクトを供給するために最高 の導電率を有する。層16は、2つのリッジ導波体の間に電気的絶縁を供給する ために最低の導電率を有する。層16は4−6X4−6X1017のドープ濃度 を有する、1μmの厚さのp型インジウム燐化物である。層I7は、1 5X1 018cm−3のドープ濃度を有する、0.5μmの厚さのp型インジウム燐化 物である。層18は2X1019cm〜3のドープ濃度を有する、0.1乃至0 .2μmの厚さのp型In (,53)Ga(,47)Asである。Referring to FIGS. 2 and 3, the wafer on which the component is formed has multiple semiconductor epitaxial layers. It is composed of axial layers 12 to 18. Substrate 11 is n-type indium phosphide and on top of it n-type indium with a doping concentration of 25 x 1018 cm-3 A phosphide buffer layer 12 is formed. The active layer 13 of the device is between 0.12 and 0°22 It is composed of μm thick intrinsic InGaAsP. Band of material in layer 13 The gap corresponds to a wavelength of 1.54±0.02 μm. Layer 14 is 4-4-6 A 0.08-0.2 μm thick p-type insulator with a doping concentration of It is a dium phosphide. Instead, layer 14 has a wavelength corresponding to 1.1 μm. It may be made of InGaAsP with a gap. Layers 12.13 and 14 forms a p-1-n junction that provides optical gain when properly excited. layer 15 1. 1. Band corresponding to either 1°3 or 1.5 μm wavelength p-type 1nGa with doping concentration of 46X1017cm-3 with gap Composed of AsP, the layer is 0.03 μm thick and etched during the fabrication of the device. Acts as a stopping layer. Layers 16°I7 and 18 are layers with graded conductivity. layer 18 is the best to provide good electrical contact by the metallization 8. It has a conductivity of . Layer 16 provides electrical isolation between the two ridge waveguides. It has the lowest electrical conductivity. Layer 16 has a doping concentration of 4-6X4-6X1017 p-type indium phosphide with a thickness of 1 μm. Layer I7 is 15×1 0.5 μm thick p-type indium phosphide with doping concentration of 0.018 cm It is a thing. Layer 18 has a doping concentration of 2×10 cm to 0.1 to 0. .. It is p-type In(,53)Ga(,47)As with a thickness of 2 μm.

層■9は誘電体として動作する輝石、別の二酸化珪素、あるいは珪素窒化物であ り0.2μmの厚さである。層19はリッジ導波体の外側壁24の上に延在し、 金属被覆8および9からウェーハの残りの部分を電気的に絶縁することによって 、電流がリッジ導波体のみを通って装置中に注入されることを保証する。金属被 覆層2,8および9はチタニウム金、すなわちチタニウムの薄い層上に付着した 金の層、あるいはチタニウムプラチナ金である。Layer 9 is pyroxene, another silicon dioxide, or silicon nitride that acts as a dielectric. The thickness is 0.2 μm. layer 19 extends over the outer wall 24 of the ridge waveguide; By electrically isolating the rest of the wafer from metallization 8 and 9 , ensuring that current is injected into the device only through the ridge waveguide. metal covering Overlayers 2, 8 and 9 were deposited on a thin layer of titanium gold, i.e. titanium. A layer of gold, or titanium platinum gold.

リッジ導波体とコンタクト10の間の凹部20のベースからの活性層13の分離 は、0.8乃至0.2μmである。領域7の表面と活性層13の間の距離は、0 .4乃至1.1μmである。Separation of the active layer 13 from the base of the recess 20 between the ridge waveguide and the contact 10 is 0.8 to 0.2 μm. The distance between the surface of region 7 and active layer 13 is 0 .. It is 4 to 1.1 μm.

特定の領域内のパラメータの最適な結合の正確な選択は、試行錯誤および設計者 の標準の技術によって行われる。本質的に、特定されたパラメータ領域は表1お よび2において設定されたパラメータの値の公差領域として見られるべきである 。それは全公差領域として認められるべきであり、公差領域の極値からの選択値 は非機能装置を与える。The exact selection of the optimal combination of parameters within a particular region is a matter of trial and error and the designer done by standard technology. Essentially, the identified parameter areas are shown in Table 1 and and should be seen as a tolerance area for the values of the parameters set in 2. . It should be recognized as a total tolerance area, and selected values from the extremes of the tolerance area gives a non-functional device.

ウェーハは既知の金属有機気相エピタクシ処理あるいは既知の分子ビームエピタ クシ処理によって製造される。光学部品は、エツチング金属被覆、付着および襞 間処理によってフォトリソグラフィーを使用してウェーハか、ら形成される。エ ツチングの深さは、ウェーハ構造における層15のようなエツチング停止層を組 込むことによって制御される。The wafer is processed by known metal-organic vapor phase epitaxy or by known molecular beam epitaxy. Manufactured by comb processing. Optical components are etched metallized, bonded and folded It is formed from a wafer using photolithography through intermediate processing. workman The depth of the etching is determined by incorporating an etch stop layer such as layer 15 in the wafer structure. controlled by

詳細に、本発明に従った光学部品の製造処理は、以下に設定されるステップを具 備する。In detail, the manufacturing process of optical components according to the present invention comprises the steps set out below. Prepare.

1、製造処理はウェーハによって開始され、層I2乃至18に対応するエピタキ シャル層を有する図3の基板11に対応している基板を有する複数の部品が形成 される。エピタキシャル層は、金属有機気相エピタクシあるいは分子ビームエピ タクシを使用して形成される。1. The manufacturing process starts with the wafer and the epitaxy corresponding to layers I2 to 18 A plurality of parts are formed having a substrate corresponding to the substrate 11 of FIG. be done. Epitaxial layers can be formed by metal-organic vapor phase epitaxy or molecular beam epitaxy. Formed using a taxi.

2、ウェーハの表面は、マスク層を形成するために化学的な蒸気付着が増加され るプラズマによって付着される珪素窒化物によって被覆される。プラズマは、シ ランとアンモニアの混合物から形成される。2. The surface of the wafer is subjected to increased chemical vapor deposition to form a mask layer. coated with silicon nitride deposited by a plasma. Plasma is Formed from a mixture of orchid and ammonia.

3、フォトリソグラフィーは、リッジ導波体3と接触ポスト10の間およびリッ ジ導波体4と接触ポスト11の間の領域に対応しているエツチングパターンを定 めるために使用される。3. Photolithography is performed between the ridge waveguide 3 and the contact post 10 and between the ridge waveguide 3 and the contact post 10. An etching pattern corresponding to the area between the waveguide 4 and the contact post 11 is defined. used for

この段階において、リッジ導波体3と4の間の領域はエツチングされない(以下 のステップ14参照)。珪素窒化物のマスフは四フッ化炭素が活性成分である反 応性イオンエツチングを使用してエツチングされる。At this stage, the area between ridge waveguides 3 and 4 is not etched (hereinafter (see step 14). Silicon nitride mass is a silicon nitride mass film with carbon tetrafluoride as the active ingredient. Etched using reactive ion etching.

4、エツチング後、レジストは剥がされる。4. After etching, the resist is peeled off.

5、珪素窒化物のマスクの下にある半導体は、200乃至400ワツトのプラズ マ電力で15%のメタンと85%の水素の組成を有する乾燥したプラズマエツチ ングを使用し、あるいは塩酸と正燐酸の混合物を使用する湿式無機酸エツチング により珪素窒化物のマスクによってカバーされていない領域においてエツチング される。5. The semiconductor under the silicon nitride mask is exposed to 200 to 400 watts of plasma. Dry plasma etching with a composition of 15% methane and 85% hydrogen at high power wet inorganic acid etching using a hydrochloric acid and orthophosphoric acid mixture; etching in areas not covered by the silicon nitride mask by be done.

6、プラズマエツチングは半導体の表面上にポリマーを生成し、プラズマエツチ ングがステップ5において使用される場合、ポリマーは「酸素灰化」によって除 去される、すなわちウェーハは酸素プラズマに露出される。6. Plasma etching produces polymers on the surface of the semiconductor and If oxidation is used in step 5, the polymer is removed by “oxygen ashing”. The wafer is exposed to an oxygen plasma.

7、珪素窒化物のマスクはシロツクス(RTM)と、稀釈された塩酸を含むエツ チング液を使用して除去される。7. Silicon nitride masks are made using silicon nitride (RTM) and ethythrochloride containing diluted hydrochloric acid. removed using a quenching solution.

8、ウェーハの表面は、プラズマで増加された化学的な蒸気付着を使用して輝石 二酸化珪素によって被覆される。8. The surface of the wafer is coated with pyroxene using plasma-enhanced chemical vapor deposition. Coated with silicon dioxide.

9、フォトリソグラフィーは、ウェーハの上部表面の金属被覆より前にリッジ導 波体3および4を有する接触窓を定めるために使用される。9. Photolithography creates ridge conductors prior to metallization on the top surface of the wafer. It is used to define a contact window with corrugations 3 and 4.

lO1輝石はシロックスを使用してエツチングされ、レジストは除去される。The lO1 pyroxene is etched using Sirox and the resist is removed.

11、金属はスパッタリングによってウェーハの上部表面に形成されたマスクを 通して付着され、輝石マスクは誘電体層19を形成する。11. The metal is sputtered using a mask formed on the upper surface of the wafer. The pyroxene mask forms the dielectric layer 19.

12、ウェーハは、2分間に400℃でアニールされる。12. The wafer is annealed at 400° C. for 2 minutes.

13、金の層は、ウェーハの上部表面上に付着される。13. A layer of gold is deposited on the top surface of the wafer.

14、フォトリソグラフィーは、エツチングによってリッジ導波体3と4の間の 材料の除去のパターンを定めるために使用される。14. Photolithography removes the gap between the ridge waveguides 3 and 4 by etching. Used to define the pattern of material removal.

15、金の層は、アルゴンイオンビーム切削を使用してエツチングされる。15. The gold layer is etched using argon ion beam ablation.

16、半導体は、15%のメタンと85%の水素を含んでいるメタン水素プラズ マによって金において形成されたマスクを通ってエツチングされ、「酸素灰化」  (上記ステップ6参照)が後続される。16. The semiconductor is a methane-hydrogen plasma containing 15% methane and 85% hydrogen. etched through a mask formed in gold by (see step 6 above) is followed.

17、’Jッジ導波体3と4の間の領域は、領域5の上部表面のレベルまでエツ チングされる。フォトリソグラフィーは、リッジ導波体3と4の間の領域、部品 の前部表面6および領域の前部表面7を定めるために使用される。半導体材料は 、塩酸および正燐酸のエツチング液を使用してエツチングされる。このエツチン グ後、部品の表面形状は十分に定められる。17. The region between the J-edge waveguides 3 and 4 is etched to the level of the upper surface of region 5. be tinged. Photolithography removes the area between the ridge waveguides 3 and 4, the part is used to define the front surface 6 of the region and the front surface 7 of the region. Semiconductor materials are , etched using an etching solution of hydrochloric acid and orthophosphoric acid. This etsuchin After mapping, the surface topography of the part is well defined.

18、基板は、メタノール溶液において臭素を使用して基板の露出した表面から 材料を除去することによって約300μmから100μmに薄くされる。18. The substrate was cleaned from the exposed surface of the substrate using bromine in a methanol solution. It is thinned from about 300 μm to 100 μm by removing material.

19、基板の底部の電極2が付着される。19. Electrode 2 on the bottom of the substrate is attached.

20、最終段階において、ウェーハは個々の部品に通常の技術を使用して襞間に より分割される。20. In the final stage, the wafer is folded between the folds using normal techniques for individual parts. more divided.

本発明に従った通常の装置は、以下の表1において設定される層構造および表2 において設定される寸法を有する。A typical device according to the invention has a layer structure set out in Table 1 below and Table 2 It has dimensions set in .

表1 層 部品 ドーピング バンドギャップ 厚さ[cm’コ 等価 [μm] 波長 [μm] 2 チタニウム金 13 1−1nGxAsP 1.54±0.02 0.1514 p−1nP  5.5X 10170.1515 p−InGaAsP 5.5X10 1.1 ,1.3or1.5 0.0318 p−in (0,53) Ga (0,47) As 2X 10’ 0.1819 パイロツクス (二酸化珪素)0.2 8.9チタニウム金 0,5 要約すると、層2.8および9は電気コンタクトであり、層11は基板であり、 層12.13.14はp−1−n接合を形成し、層15はエツチング停止層であ り、層16.17. fillはリッジ導波体を形成し、層19は電気絶縁を行 う。Table 1 Layer Parts Doping Bandgap Thickness [cm’ Equivalent [μm] wavelength [μm] 2 Titanium gold 13 1-1nGxAsP 1.54±0.02 0.1514p-1nP 5.5X 10170.1515 p-InGaAsP 5.5X10 1.1 ,1.3or1.5 0.0318 p-in (0,53) Ga (0,47) As 2X 10' 0.1819 Pyrox (Silicon dioxide) 0.2 8.9 Titanium gold 0.5 In summary, layers 2.8 and 9 are the electrical contacts, layer 11 is the substrate, Layers 12, 13, 14 form a p-1-n junction and layer 15 is an etch stop layer. layer 16.17. fill forms a ridge waveguide, and layer 19 provides electrical insulation. cormorant.

装置の例示的な寸法 図1に示される光学部品がIX2光学スイッチとして使用される時に、光は部品 の表面5でリッジ導波体3および4の1つに入射される。電圧は、電流11がコ ンタクト8を介してリッジ導波体3を通過し、電流I2がコンタクト9を介して リッジ導波体4を通過するようにコンタクト8および9に供給される。表1およ び2において特定された構造および寸法を有し、11+1212−27Oである 図8に示されるよう構成された装置に関して、正規化された電流、すなわち(1 1−I2)/270を有するdBにおいて測定された利得の変化は図4.5.6 および7において異なる波長について示されている。破線は、リッジ導波体4か ら出力までおよびリッジ導波体3から出力までの連続線に対応する。図4におい て、1541.827 n mの波長および−0,7の正規化された電流でリッ ジ導波体4からの出力は利得を示す、すなわち、OdBより大きな利得およびリ ッジ導波体3からの出力が30dBよりも大きな損失を示すことが見られる。図 5,6および7は、+541.9.1541.998および1542.101n  mの特性をそれぞれ示す。波長が変化すると導波体3からの出力がOdBの利 得以下に減少することが認められる。Exemplary dimensions of the device When the optical component shown in Figure 1 is used as an IX2 optical switch, the light is incident on one of the ridge waveguides 3 and 4 at the surface 5 of the waveguide. The voltage is the current 11 The current I2 passes through the ridge waveguide 3 via the contact 8, and the current I2 passes through the contact 9. The contacts 8 and 9 are fed through the ridge waveguide 4 . Table 1 and and has the structure and dimensions specified in 2 and is 11+1212-27O. For a device configured as shown in FIG. 8, the normalized current, i.e., (1 The change in gain measured in dB with 1-I2)/270 is shown in Figure 4.5.6 and 7 for different wavelengths. The broken line is the ridge waveguide 4. It corresponds to a continuous line from the ridge waveguide 3 to the output and from the ridge waveguide 3 to the output. Figure 4 Smell with a wavelength of 1541.827 nm and a normalized current of -0,7. The output from the waveguide 4 exhibits a gain, i.e. a gain and a remission greater than OdB. It can be seen that the output from the edge waveguide 3 exhibits a loss greater than 30 dB. figure 5, 6 and 7 are +541.9.1541.998 and 1542.101n The characteristics of m are shown respectively. As the wavelength changes, the output from the waveguide 3 changes in OdB. However, it is recognized that the amount decreases below the profit margin.

これは、この装置の波長感度を示す。強い波長感度は望ましくない。図4乃至7 に示された結果は、部品の端部面に反射防止被覆を含まない装置によって得られ た。このような反射防止被覆を含むことによって、部品は反射によって生じた光 学フィードバックにおける減少によって波長に対する感度を減少させるべきであ る。装置を貫通した総電流270mAは、装置のレーザしきい値以下である。総 電流か(反射防止被覆がないときに):330mAを超える場合、装置はレーザ 作用を生じる。減少する光学フィードバックは、多量の注入電流および得られる 高い利得を許容するようにレーザしきい値を増加する。装置は、大きな波長範囲 にわたってOdB利得よりも大きな利得で動作する。装置がレーザ作用を生じる ことなしに動作する最大電流は、装置の大きさと端部面の反射率との両方に依存 している。有効なスイッチとして動作するため、光伝送路における光の損失は1 0dBよりも少くなければならない。図4乃至7に関する波長における装置の特 性は、すべての場合においてこの特徴に一致する。電流がレーザしきい値の方向 によって増加されると、装置からの出力は非常に雑音が大きくなる。装置の最適 な波長は、装置の温度、総注入電流、および装置の長さの変化によって変えられ る。波長が最適な波長から離れるように移動すると、装置は損失か増加する。This indicates the wavelength sensitivity of the device. Strong wavelength sensitivity is undesirable. Figures 4 to 7 The results shown in are obtained with equipment that does not include anti-reflective coatings on the end faces of the parts. Ta. By including such an anti-reflective coating, the component can absorb light caused by reflection. The sensitivity to wavelength should be reduced by a decrease in optical feedback. Ru. The total current of 270 mA through the device is below the laser threshold of the device. total Current (in the absence of anti-reflective coating): If it exceeds 330 mA, the device will produce an effect. Reduced optical feedback is obtained by increasing the injection current and Increase the laser threshold to allow higher gain. The device has a large wavelength range It operates with a gain greater than the OdB gain over the entire range. The device produces a laser action The maximum current that can be operated without are doing. Since it operates as an effective switch, the optical loss in the optical transmission line is 1 Must be less than 0 dB. Characteristics of the device at wavelengths with respect to Figures 4 to 7 gender corresponds to this characteristic in all cases. Current is in the direction of the laser threshold , the output from the device becomes very noisy. Optimal equipment The wavelength can be varied by changing the device temperature, total injection current, and device length. Ru. As the wavelength is moved away from the optimum wavelength, the device suffers an increase in losses.

図9および11は、光学人力が2つのリッジ導波体のいずれに入射されるかによ って光学特性があまり依存されないことを示す。図10および12は、図9およ び11に示されている出力特性を得るために使用される光学および電流構造を示 す。9 and 11, depending on which of the two ridge waveguides the optical force is incident on. This shows that the optical properties are not very dependent on this. Figures 10 and 12 are similar to Figures 9 and 12. The optical and current structures used to obtain the output characteristics shown in and 11 are shown. vinegar.

図4乃至12を参照に説明されたように、装置は1×2スイツチとして動作して いる。As explained with reference to Figures 4-12, the device operates as a 1x2 switch. There is.

図13は、3つの装置がIX4のスイッチングアレイを形成するように相互接続 できるような概略的な形成方法を示す。Figure 13 shows three devices interconnected to form an IX4 switching array. We will show you a general method of forming it.

1×8および1×16等のスイッチングアレイを形成するツリーおよび分岐路構 造にさらに装置を接続することも当然可能である。図13における破線は、近接 する装置の電気コンタクトが互いに絶縁されるように金属被覆における断線部を 示すことに注意すべきである。簡単に説明するために互いに近接して示されてい るが、4つの出力導波体が全て光学的に絶縁されることに注意すべきである。Tree and branch structures forming switching arrays such as 1x8 and 1x16 Of course, it is also possible to connect further devices to the structure. The dashed line in Figure 13 indicates the proximity Remove breaks in the metallization so that the electrical contacts of the equipment used are insulated from each other. It should be noted that are shown close to each other for ease of explanation. However, it should be noted that all four output waveguides are optically isolated.

図8および12に示されている光学的結合の方向を逆にすることによって、2つ のポートからの光入力を単一の出力ポート中に結合できる選択的光学結合器を生 成することが可能である。このような装置は、リッジ導波体のいずれか一方ある いは双方からの光入力を選択的に受入れることができる。装置は、反対方向に伝 播する光信号を結合することができる。By reversing the direction of the optical coupling shown in Figures 8 and 12, the two produces a selective optical coupler that can combine optical inputs from multiple ports into a single output port. It is possible to accomplish this. Such devices have either a ridge waveguide or Alternatively, optical input from both can be selectively accepted. The device transmits in the opposite direction. The optical signals that are transmitted can be combined.

図1を参照すると、このモードにおける動作時に光は面5を通って導波体3に入 り、面6から導波体3を通る。結合された出力は面6から導波体4を通って装置 を出る。導波体3への入力は面5で反射され、反射された光は導波体4中の利得 と結合される。装置が光学利得、あるいは少なくとも低い損失と実際に結合する ことは注意されるべきである。このタイプの光学結合器は、図13に示されるよ うなアレイに組立てられる。Referring to FIG. 1, when operating in this mode light enters waveguide 3 through surface 5. and passes through the waveguide 3 from the plane 6. The combined output passes from plane 6 through waveguide 4 to the device. exit. The input to waveguide 3 is reflected at surface 5, and the reflected light has a gain in waveguide 4. is combined with The device actually combines optical gain, or at least low loss. It should be noted that. This type of optical coupler is shown in Figure 13. assembled into an eel array.

図13におけるリッジ導波体3および4の概略図から見られるように、部品は、 リッジ導波体が並列であり、前に説明されている領域72.73に加えて互いか ら光学的に絶縁される領域71を含む。導波体の特定の構造は、部品間の簡単な 結合を可能にする。As can be seen from the schematic diagram of ridge waveguides 3 and 4 in FIG. The ridge waveguides are parallel and in addition to the regions 72.73 described previously, It includes a region 71 that is optically insulated from. The particular structure of the waveguide allows easy Enables binding.

部品は、上記されたように電気的にポンピングされ、または適当な波長の光を使 用して光学的にポンピングされる。ポンプ放射は、適当なフィルタの使用によっ て装置の出力から分離される。The components may be pumped electrically as described above or using light of an appropriate wavelength. Optically pumped using Pump radiation can be controlled by using suitable filters. is separated from the device output.

前に説明されたウェーハ構造は、1.54μmの波長と等価のバンドギャップを 有するInGaAsPシステムに基づく。別のウェーハ構造は、例えば異なるバ ンドギャップを有するInGaAsP材料が使用できる。基本的に、■−Vのへ テロ構造はこのタイプの装置の製造のために使用されるが、多量子ウェル、超格 子構造およびAlGaAs/GaAsシステムに基づいた0、8μmでの動作の システムは特に興味がある。The wafer structure previously described has a bandgap equivalent to a wavelength of 1.54 μm. Based on InGaAsP system with Different wafer structures may be used, e.g. An InGaAsP material with a band gap can be used. Basically, to ■-V Telo structures are used for the fabrication of devices of this type, but multi-quantum wells, of operation at 0.8 μm based on a child structure and an AlGaAs/GaAs system. The system is of particular interest.

図1に示される装置において、活性層13は図14あるいは図15に示される複 合構造によって置換されている。図14において活性層13は2つの層41.4 2によって置換される。残りの構造は同一である。層41は、1o 54±0. 02μmの波長に対応しているバンドギャップおよび0.12−0.22μmの 厚さを有する真性1nGaAsP材料より構成される。In the device shown in FIG. 1, the active layer 13 is the composite layer shown in FIG. replaced by a matching structure. In FIG. 14, the active layer 13 consists of two layers 41.4. Replaced by 2. The rest of the structure is the same. The layer 41 has a thickness of 1o 54±0. The bandgap corresponds to a wavelength of 0.02μm and a wavelength of 0.12-0.22μm. It is composed of an intrinsic 1nGaAsP material having a thickness of 1n.

層42は、1.3μmの波長に対応しているバンドギャップおよび0. 2乃至 0.3μmの厚さを有するp型のInGaAsPより構成される。Layer 42 has a bandgap corresponding to a wavelength of 1.3 μm and a wavelength of 0.3 μm. 2~ It is made of p-type InGaAsP with a thickness of 0.3 μm.

図15において、図1の活性層13は、3つの層51.52および53を具備し ている複合構造によって置換されている。層51は、1.54±0.02μmの 波長に等価なバンドギャップおよび0.12−0.22μmの厚さとを有する真 性InGaAsPより構成される。層52は、3X1017cm−3のドーピン グレベルのn型InPから構成されているスペース層である。層53は、1.3 μmの波長に等価なバンドギャップおよび0.2−0.3amの厚さの3X10 17cm−3のドーピング濃度を有するp型のInGaAsPより構成されてい る。In FIG. 15, the active layer 13 of FIG. 1 comprises three layers 51, 52 and 53. has been replaced by a composite structure with The layer 51 has a thickness of 1.54±0.02 μm. true with a band gap equivalent to the wavelength and a thickness of 0.12-0.22 μm It is composed of InGaAsP. Layer 52 is doped with 3X1017 cm-3 This is a space layer made of gray-level n-type InP. Layer 53 is 1.3 3X10 with a band gap equivalent to a wavelength of μm and a thickness of 0.2-0.3 am It is composed of p-type InGaAsP with a doping concentration of 17 cm-3. Ru.

図1における活性層13の代りに図14および15に示されるような複合構造を 使用すると、屈折率の変化の結果としてモードフィールドの形状を変化し、装置 の下面の方向へ先フィールドを動かす。実効的なスイッチ動作は光増幅がただ1 つのリッジ導波体に関係することを必要とする。この効果は、深い四部が電流の 広がりを減少するのでリッジ導波体3,4を分離するために使用される時に光学 結合を改善する。また装置が低い領域7との良好な結合を行うことが可能である 。リッジ導波体間の溝が深いほど、装置は製造が容易となり、導波体3および4 の分離が良好となる。Instead of the active layer 13 in FIG. 1, a composite structure as shown in FIGS. 14 and 15 is used. When used, the shape of the mode field changes as a result of the change in the refractive index and the device Move the destination field toward the bottom surface of . Optical amplification is the only effective switch operation requires that two ridge waveguides be involved. This effect is due to the fact that the deep four parts are Optical when used to separate the ridge waveguides 3, 4 as it reduces the spread Improve binding. It is also possible to make a good connection with the lower region 7 of the device. . The deeper the groove between the ridge waveguides, the easier the device will be to manufacture and separation is improved.

図1に示される領域7は、ウェーハの制御されたエツチングによって製造中に形 成される。別の実施例において、領域7は0.1乃至0. 2μmの厚さを有す るシリコンの付着によって図16に示されるように形成される。領域7にシリコ ンを使用することは、リッジ導波体3および4の電気的分離を増加する。図16 に示されるような導波体3および4の非対称性の減少によって、光学結合は減少 される。良好な光学結合を維持するために、領域7に使用される材料は3.1乃 至3.4の高い屈折率を有さなければならない。シリコンはこの要求を満たす。Region 7 shown in Figure 1 is shaped during manufacturing by controlled etching of the wafer. will be accomplished. In another embodiment, region 7 is between 0.1 and 0. It has a thickness of 2μm 16 by the deposition of silicon. Silico in area 7 Using the ridge waveguides 3 and 4 increases the electrical isolation of the ridge waveguides 3 and 4. Figure 16 The optical coupling is reduced due to the reduced asymmetry of waveguides 3 and 4 as shown in be done. In order to maintain good optical coupling, the material used in region 7 is 3.1~ It must have a high refractive index of ~3.4. Silicon meets this requirement.

別の適当な材料はイオンドーピングインジウム燐化物である。Another suitable material is ion-doped indium phosphide.

最後に、リッジ導波体およびコンタクトポスト8および9の変形したウェーハ構 造は、図17に示されている。この構造において、図3の層16は、エツチング 停止層63によって図17に示されるように2つの層62.64に分割される。Finally, the modified wafer structure of the ridge waveguide and contact posts 8 and 9 The structure is shown in FIG. In this structure, layer 16 of FIG. A stop layer 63 divides it into two layers 62, 64 as shown in FIG.

層63を設けることによって装置の製造が容易となる。層62および64は0. 5μmの厚さであり、図3の層16と同じ材料から形成される。層63は、1. 3あるいは1.1μmの波長と等価なバンドギャップを有するp型のInGaA sPから構成される。The provision of layer 63 facilitates the manufacture of the device. Layers 62 and 64 are 0. It is 5 μm thick and is formed from the same material as layer 16 of FIG. The layer 63 consists of 1. p-type InGaA with a bandgap equivalent to a wavelength of 3 or 1.1 μm Consists of sP.

利得(dB) 利得(dB) 利得(dB) 利得(dB) 要約書 二王三 S4I 衾鉢片 7筺 1幽【エピタキシャル層がI nGaAs P システムにおいて存在する半導体ウェーハから製造される光学部品は、1対のリ ッジ導波体を具備する。リッジ導波体は近接し、第1の領域において互いに平行 であり、第2の領域において互いの間隔が広げられている。各導波体は、上部表 面上に連続する電気コンタクトを有する。部品は、低い損失の1×2のスイッチ あるいは低い損失の2×1の結合器として使用される。Gain (dB) Gain (dB) Gain (dB) Gain (dB) abstract Niou-san S4I pot piece 7 casing 1 yen [epitaxial layer is InGaAs P Optical components manufactured from semiconductor wafers present in the system are and a waveguide. The ridge waveguides are close together and parallel to each other in the first region. , and the distance between them is widened in the second region. Each waveguide has an upper surface It has continuous electrical contacts on its surface. Components are low loss 1x2 switches Alternatively, it can be used as a 2×1 coupler with low loss.

平成5年 3月26日March 26, 1993

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.第2および第3の光誘導通路に光学的に接続される第1の光誘導通路を具備 している光学部品において、第1および第2の光誘導通路の両方の少なくとも一 部分を通る、あるいはその下の連続的に延在する光増幅の可能な第1の領域、お よび第1および第3の光誘導通路の両方の少なくとも一部分を通る、あるいはそ の下に連続的に延在する光増幅の可能な第2の領域が設けられていることを特徴 とする光学部品。2.レーザ動作が可能である半導体基板上に形成される複数の 半導体エピタキシャル層を含み、それにおいて第1、第2および第3の光誘導通 路がリッジ導波体である請求項1記載の光学部品。 3.前記第1の光誘導通路が、使用において各導波体からの減衰フィールドが別 のリッジ導波体と相互作用するように配置されている1対の近接したリッジ導波 体を具備している請求項2記載の光学部品。 4.前記第2および第3の光誘導通路のそれぞれが前記一対のリッジ導波体の1 つの連続をそれぞれ構成し、別の導波体からそれぞれ分岐するように配置されて いる請求項3記載の光学部品。 5.互いに絶縁される第1および第2の導電層を具備し、前記第1の導電層は前 記リッジ導波体が近接している領域と前記リッジ導波体が分岐する領域の両方に おいて前記1対のリッジ導波体の一方に連続的に延在しており、前記第2の導電 層は前記リッジ導波体が近接している領域と前記リッジ導波体が分岐する領域の 両方において前記1対のリッジ導波体の他方に連続的に延在しており、使用にお いて前記第1の導電層を介する光学部品を通過する電流が光の増幅を可能にする ように前記第1のゾーンを活性化するように配置され、前記第2の導電層を介す る光学部品を通過する電流が光の増幅を可能にするように前記第2のゾーンを活 性化する請求項2乃至4のいずれか1項記載の光学部品。 6.前記リッジ導波体が互いに近接している領域において前記1対のリッジ導波 体の間の浅くなった領域を含んでいる請求項3乃至5のいずれか1項記載の光学 部品。 7.半導体基板上に形成される複数の半導体エピタキシャル層がInGaAsP システムである請求項2乃至6のいずれか1項記載の光学部品。 8.前記複数のエピタキシャル層がn型のインジウム燐化物の基体上に形成され 、2乃至5×1018cm−3のドーピングレベルを有するn型のインジウム燐 化物バッファ層と、0.12乃至0.22umの厚さおよび1.54±0.02 umの波長と等価なバンドギャップとを有する真性InGaAsPの活性層と、 4乃至6×1017cm−3のドーピングレベルおよび0.08乃至0.2um の厚さを有する前記活性層上に形成されたp型のインジウム燐化物の層とを含む 請求項7記載の光学部品。 9.前記複数のエピタキシャル層が表1に設定された物理的特性を実質的に有す る請求項7記載の光学部品。 10.表2に示された物理的寸法を実質的に有する請求項6乃至9のいずれか1 項記載の光学部品。 11.半導体基板上に形成された前記複数の半導体エピタキシャル層が多量子ウ ェル構造を具備する請求項2乃至6のいずれか1項記載の光学部品。 12.半導体基板上に形成される前記複数の半導体エピタキシャル層が超格子構 造を具備する請求項2乃至6のいずれか1項記載の光学部品。 13.半導体基板上に形成される前記複数の半導体エピタキシャル層がAlGa As/GaAsシステムに基いている請求項2乃至6のいずれか1項記載の光学 部品。 14.近接している領域におけるリッジ導波体の間の領域が前記リッジ導波体と 同一の材料から形成されている請求項6乃至13のいずれか1項記載の光学部品 。 15.近接している領域における前記リッジ導波体の間の領域がシリコンである 請求項6乃至13のいずれか1項記載の光学部品。 16.前記活性層が1対の層から形成されている請求項8記載の光学部品。 17.前記1対の層がスペース層によって分離される請求項16記載の光学部品 。 18.前記複数の半導体エピタキシャル層の少なくとも1端部に付着される反射 防止被覆を有する請求項2乃至17のいずれか1項記載の光学部品。 19.光誘導通路が半導体導波体構造を誘導する実質的な指数を具備する請求項 1記載の光学部品。 20.導波体構造がリッジ導波体を具備する請求項19記載の光学部品。 21.選択的なエッチングおよび金属化を含む処理によって半導体構造上に形成 される複数の半導体エピタキシャル層を具備するウェーハから製造される請求項 1乃至20のいずれか1項記載の光学部品。 22.前記ウェーハが製造中にエッチング停止層として動作する1つ以上のエピ タキシャル層を含む請求項21記載の光学部品。 23.1×2の光学スイッチとして使用される請求項1乃至22のいずれか1項 記載の光学部品。 24.相互接続された光学スイッチのアレイを具備している請求項23記載の光 学部品。 25.光結合器として使用される請求項1乃至24のいずれか1項記載の光学部 品。 26.請求項1乃至25のいずれか1項記載の光学部品が光学的に接続された光 学アレイ。 27.n=2mでmが整数である請求項26記載の光学部品のアレイを具備する 1×nのスイッチ。 28.n=2mでmが整数である請求項26記載の光学部品のアレイを有するn ×1の光学結合器。 29.InGaAsP材料のシステムに基づく請求項19または20記載の光学 部品。 30.AlGaAs/GaAs材料のシステムに基づく請求項19または20記 載の光学部品。 31.量子ウェル構造を含んでいる半導体ヘテロ構造を使用している請求項19 または20記載の光学部品。 32.歪を与えた超格子構造を含んでいる半導体ヘテロ構造を使用している請求 項19または20記載の光学部品。[Claims] 1. a first light guide path optically connected to the second and third light guide paths; In the optical component, at least one of both the first and second light guiding passages a first region capable of optical amplification extending continuously through or below the section; and/or through at least a portion of both the first and third light guiding paths. A second region capable of optical amplification is provided that extends continuously below the optical components. 2. Multiple laser beams formed on a semiconductor substrate capable of laser operation a semiconductor epitaxial layer in which first, second and third light guiding channels are formed; 2. The optical component of claim 1, wherein the channel is a ridge waveguide. 3. The first light guiding path is such that in use the attenuation field from each waveguide is separate. a pair of closely spaced ridge waveguides arranged to interact with the ridge waveguides of The optical component according to claim 2, further comprising a body. 4. Each of the second and third light guiding paths is connected to one of the pair of ridge waveguides. waveguides, each arranged to branch out from another waveguide. The optical component according to claim 3. 5. first and second conductive layers insulated from each other, the first conductive layer being insulated from each other; Both the area where the ridge waveguide is close and the area where the ridge waveguide branches and extends continuously to one of the pair of ridge waveguides, and the second conductive The layer has a region where the ridge waveguides are close to each other and a region where the ridge waveguides diverge. Both extend continuously to the other of the pair of ridge waveguides and are suitable for use. current passing through the optical component through the first conductive layer enables light amplification. through the second conductive layer. activating said second zone such that a current passing through the optical component enables light amplification; 5. The optical component according to claim 2, wherein the optical component is sexualized. 6. the pair of ridge waveguides in a region where the ridge waveguides are close to each other; Optical device according to any one of claims 3 to 5, comprising a shallowed area between the bodies. parts. 7. A plurality of semiconductor epitaxial layers formed on a semiconductor substrate are InGaAsP. The optical component according to any one of claims 2 to 6, which is a system. 8. the plurality of epitaxial layers are formed on an n-type indium phosphide substrate; , n-type indium phosphide with a doping level of 2 to 5 x 1018 cm-3. oxide buffer layer with a thickness of 0.12 to 0.22 um and 1.54±0.02 an active layer of intrinsic InGaAsP having a bandgap equivalent to a wavelength of um; Doping levels from 4 to 6 x 1017 cm-3 and from 0.08 to 0.2 um a p-type indium phosphide layer formed on the active layer having a thickness of The optical component according to claim 7. 9. the plurality of epitaxial layers have physical properties substantially as set forth in Table 1; The optical component according to claim 7. 10. Any one of claims 6 to 9 having substantially the physical dimensions shown in Table 2. Optical components listed in section. 11. The plurality of semiconductor epitaxial layers formed on the semiconductor substrate are multi-quantum wafers. The optical component according to any one of claims 2 to 6, comprising a well structure. 12. The plurality of semiconductor epitaxial layers formed on the semiconductor substrate have a superlattice structure. The optical component according to any one of claims 2 to 6, comprising a structure. 13. The plurality of semiconductor epitaxial layers formed on the semiconductor substrate are AlGa Optical device according to any one of claims 2 to 6, which is based on an As/GaAs system. parts. 14. The area between the ridge waveguides in the adjacent area is the ridge waveguide. The optical component according to any one of claims 6 to 13, which is formed from the same material. . 15. The region between the ridge waveguides in adjacent regions is silicon. The optical component according to any one of claims 6 to 13. 16. 9. The optical component of claim 8, wherein the active layer is formed from a pair of layers. 17. 17. The optical component of claim 16, wherein the pair of layers are separated by a spacing layer. . 18. a reflective layer attached to at least one end of the plurality of semiconductor epitaxial layers; 18. Optical component according to any one of claims 2 to 17, comprising a protective coating. 19. Claims wherein the light guiding path comprises a substantial index of guiding the semiconductor waveguide structure. The optical component described in 1. 20. 20. The optical component of claim 19, wherein the waveguide structure comprises a ridge waveguide. 21. Formed on semiconductor structures by processes that include selective etching and metallization Claims manufactured from a wafer comprising a plurality of semiconductor epitaxial layers 21. The optical component according to any one of items 1 to 20. 22. The wafer is coated with one or more epitaxial layers that act as an etch stop layer during fabrication. The optical component according to claim 21, comprising a taxial layer. 23. Any one of claims 1 to 22 used as a 1×2 optical switch. Optical components listed. 24. 24. The light of claim 23, comprising an array of interconnected optical switches. Academic parts. 25. The optical section according to any one of claims 1 to 24, which is used as an optical coupler. Goods. 26. A light to which the optical component according to any one of claims 1 to 25 is optically connected. Science array. 27. 27. An array of optical components according to claim 26, wherein n=2m and m is an integer. 1×n switch. 28. 27. An array of optical components according to claim 26, wherein n=2m and m is an integer. x1 optical coupler. 29. Optical device according to claim 19 or 20, based on a system of InGaAsP material. parts. 30. Claim 19 or 20 based on the system of AlGaAs/GaAs materials Optical components included. 31. Claim 19 using a semiconductor heterostructure comprising a quantum well structure. Or the optical component according to 20. 32. Claims using semiconductor heterostructures containing strained superlattice structures Item 21. Optical component according to item 19 or 20.
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